(57)【要約】      （修正有）【課題】単位セル積層方向への線膨張が少ない燃料電池を提供する。【解決手段】固体高分子電解質膜を有するＭＥＡと、ＭＥＡの外側に配置するアノードセパレータ、カソードセパレータとから構成する単位セル１０を積層したスタック２と、スタック２の両端に配設するエンドプレート４と、スタック２とエンドプレート４を締結するテンションロッド５と、を備えた燃料電池１において、アノードセパレータ、カソードセパレータの単位セル１０の積層方向の線膨張係数をテンションロッド５の線膨張係数よりも小さくする。【選択図】図１
2006286592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜を有する膜電極複合体と、
前記膜電極複合体の外側に配設し、燃料ガスまたは酸化剤ガスの反応ガスが流れるガス流路を有するセパレータとから構成する単位セルを積層したスタックと、
前記スタックの両端に配設するエンドプレートと、
前記スタックと前記エンドプレートを締結する締結部材と、を備えた燃料電池において、
前記セパレータの前記単位セル積層方向の熱膨張率が、前記締結部材の前記単位セル積層方向の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記セパレータは、カーボンと樹脂結合材と熱膨張を抑制する強化材から構成することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記強化材は、炭素繊維織物または一方向炭素繊維であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記強化材は、フィルム状、またはメッシュ状、または織布状のいずれかの形状であることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記セパレータは、前記膜電極複合体と当接し、前記ガス流路を形成する凸部を備え、
前記強化材は、前記凸部の内部であり、かつ前記単位セル積層方向と平行に配設することを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記強化材は、
凹凸形状が連続する凹凸部と、
切り込みを入れて折り曲げた折り曲げ部と、を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の燃料電池。
【請求項７】
前記セパレータは、
前記ガス流路に前記反応ガスを導入する導入マニホールドと、
前記ガス流路からの前記反応ガスを含んだ排出ガスを排出する排出マニホールドと、
前記導入マニホールドと前記ガス流路、または前記ガス流路と前記排出マニホールドを連結する連結路と、
前記連結路に配設し、前記反応ガスまたは前記排出ガスを整流する整流部と、を備え、
前記ガス流路に前記凹凸部を有し、
前記整流部に前記折り曲げ部を有することを特徴とする請求項に６記載の燃料電池
【請求項８】
前記強化材が、複数の強化材から構成することを特徴とする請求項２から６のいずれか一つに記載の燃料電池。
【請求項９】
前記セパレータは、
前記ガス流路に前記反応ガスを導入する導入マニホールドと、
前記ガス流路からの前記反応ガスを含んだ排出ガスを排出する排出マニホールドと、
前記導入マニホールドと前記ガス流路、または前記ガス流路と前記排出マニホールドを連結する連結路と、
前記連結路に配設し、前記反応ガスまたは前記排出ガスを整流する整流部と、を備え、
前記ガス流路に設ける前記強化材と前記整流部に設ける前記強化材との前記熱膨張率が異なることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれか一つに記載の燃料電池の燃料電池用セパレータの製造方法において、
前記強化材を金型に配置する工程と、
前記強化材を配置した前記金型に前記カーボンと前記樹脂結合材を投入する工程と、
前記カーボンと前記樹脂結合材と前記強化材を加熱・プレス成形によってセパレータに成形する工程と、を備えた燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１１】
前記セパレータに成形する工程は、前記セパレータに前記ガス流路を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１２】
前記強化材を金型に配置する工程は、前記単位セルを積層した場合に前記セパレータが前記膜電極複合体と当接し、前記ガス流路を形成する凸部の内部であり、かつ前記単位セル積層方向と平行となるように前記強化材を配置すること特徴とする請求項１０または１１に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１３】
前記強化材を金型に配置する工程は、
前記強化材の一部に切り込みを入れて、切り込みを入れた箇所を折り曲げる工程を有し、
前記折り曲げた前記強化材が成形後に前記凸部の内部であり、かつ前記単位セル積層方向と平行となるように前記強化材を配置することを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１４】
前記強化材を金型に配置する工程は、
前記強化材の一部を前記ガス流路に応じて凹凸形状に折り曲げる工程と、
前記強化材の一部に切り込みを入れて、切り込みを入れた箇所を折り曲げる工程と、を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は複数の単位セルを積層して構成され、単位セルは、例えば固体高分子電解質膜の両主面に触媒層およびガス拡散層を配した膜電極接合体と、燃料ガス流路、酸化ガス流路を備え、カーボンと樹脂結合材との混合物を圧縮成形したセパレータとの組み合わせより構成される。例えば移動体用燃料電池であれば、その出力要求に応じて、数十セルから２００セルといった、積層する単位セル数を決定する。
【０００３】
燃料電池を例えば車両などの移動体に搭載する場合、車両の床下やエンジンルーム等に燃料電池はレイアウトされることが多く、すべての部品を極度に小型化、高密度化する必要がある。
【０００４】
従来、燃料電池を小型化するために電解質層と流路をともにシリコン基盤で構成し、接着することにより締結構造が不要になるものが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特表２００４−５０１４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池ではガス拡散層とセパレータとの接触抵抗を低減させるために、面圧を付与する必要があるが、上記発明では接着のみによるために燃料電池の温度が変化した場合にガス拡散層などが膨張、伸縮し、ガス拡散層などにかかる面圧を一定にすることができず、接触抵抗が大きくなり、燃料電池の発電性能、つまり発電効率を低下させる恐れがある。
【０００６】
そのために締結機構により単位セルを積層したスタックを束ねて固定する必要が生じる。締結機構はエンドプレート、テンションロッド、皿ばね等により構成される。エンドプレートは面圧の均一性を出し、テンションロッドで荷重をかけている。皿ばねは、燃料電池の温度が変化をしても、ガス拡散層などにかかる面圧を維持するために組み込まれるものである。
【０００７】
カーボンと樹脂結合材をベースとした、いわゆるカーボンセパレータを用いる場合には、テンションロッドに対してカーボンセパレータの熱膨張率を表す線膨張係数が高い。これは樹脂成分の影響を受けているためである。また、単セルを構成する主要なものとしてガス拡散層があるが、これは炭素繊維と樹脂結合材を基に構成される。詳細はガス拡散層の構成にもよるが、例えば繊維状の炭素をバインダー樹脂で結合した構成では、その厚さ方向の線膨張係数は、バインダー樹脂の影響を受けるため金属であるテンションロッドに対して線膨張係数が高い場合がある。
【０００８】
このような組あわせにおいては、単位セルを積層したスタックの線膨張係数が、締結体（テンションロッド）の線膨張係数より大きくなる。従って、ガス拡散層の面圧を所定の範囲に維持するために、皿ばねは燃料電池の温度が上昇および下降すると、両者の変形の差をキャンセルするように、それぞれ収縮および膨張する。
【０００９】
しかし、スタックの線膨張係数が大きいと皿ばねなどによって吸収する変形量が大きくなるので、皿ばねなどを大きくしなければならず、燃料電池を小型化することができないといった問題がある。
【００１０】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、燃料電池の発電効率の低下を抑制し、さらに燃料電池を小型にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、固体高分子電解質膜を有する膜電極複合体の外側に配設し、燃料ガス流路または酸化剤ガス流路を有するセパレータとから構成する単位セルを積層したスタックと、スタックの両端に配設するエンドプレートと、スタックとエンドプレートを締結する締結部材と、を備えた燃料電池において、セパレータの単位セル積層方向の熱膨張率を締結部材の単位セル積層方向の熱膨張率よりも小さくする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、セパレータの単位セル積層方向の熱膨張率を締結部材の単位セル積層方向の積層方向の熱膨張率よりも小さくすることで、例えば燃料電池にかかる圧力を一定にするための皿ばねなどを小型、またはなくすことができ、燃料電池を小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態の燃料電池１の構成を図１の概略構成図を用いて説明する。燃料電池１は、単位セル１０を複数積層したスタック２と、スタック２の両側からスタック２によって発電した電力を取り出す集電板３と、集電板３の更に外側に絶縁性のエンドプレート４と、エンドプレート４の外側からスタック２を締結するテンションロッド（締結部材）５と、を備える。なお、図１の燃料電池１は後述する水素導入マニホールド５２などを省略する。
【００１４】
単位セル１０の構成について図２（ａ）、（ｂ）の概略構成図を用いて説明する。図２（ｂ）は図２（ａ）の一部を拡大した拡大図である。
【００１５】
単位セル１０は、固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）１１と、電解質膜１１を挟持するアノード触媒層１２とカソード触媒層１３と、アノード触媒層１２とカソード触媒層１３の外側に設けたアノードガス拡散層１４とカソードガス拡散層１５を備える。また、アノードガス拡散層１４の外側に設けられたアノードセパレータ１６と、カソードガス拡散層１５の外側に設けられたカソードセパレータ１７を備える。また、単位セル１０から水素、空気、冷却水がリークしないようにシール材５０を備える。さらに単位セル１０においてアノードガス拡散層１４とカソードガス拡散層１５を設ける領域以外の領域に単位セル１０の厚さを調整するためのスペーサー５１を備える。なお、以下において電解質膜１１とアノード触媒層１２とカソード触媒層１３とアノードガス拡散層１４とカソードガス拡散層１５を膜電極複合体（以下、ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｏｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１８とする。
【００１６】
アノードガス拡散層１４、カソードガス拡散層１５は例えばカーボンペーパとバインダー樹脂によって構成されるが、バインダー樹脂の影響で線膨張が大きくなる。そのため、ＭＥＡ１８の線膨張が大きくなる。
【００１７】
ここで、アノードセパレータ１６について図１１を用いて説明する。図１１はアノードセパレータ１６をＭＥＡ１８と接する方向から見た正面図である。なお、図１１においてはシール材５０を配置したアノードセパレータ１６を示し、水素流路２４の詳しい形状は省略する。
【００１８】
アノードセパレータ１６は、燃料ガスとして水素（反応ガス）が導入される水素導入マニホールド（導入マニホールド）５２と、水素が流れる水素流路（反応ガス流路）２４と、水素流路２４を形成しＭＥＡ１８と当接する凸部２７と、単位セル１０の発電反応によって使用された排出水素（排出ガス）を排出する水素排出マニホールド（排出マニホールド）５５を備える。水素導入マニホールド５２と水素流路２４、または水素流路２４と水素排出マニホールド５５はそれぞれディフューザ５６ａ、５６ｂによって連結する。また、カソードセパレータ１７に空気（反応ガス）を導入する空気導入マニホールド（導入マニホールド）６０と、排出空気（排出ガス）を排出する空気排出マニホールド（排出マニホールド）６１と、冷却水を導入する冷却水導入マニホールド６２と、冷却水を排出する冷却水排出マニホールド６３と、を備える。
【００１９】
水素流路２４は例えば直線形状の流路であり、水素流路２４を形成する凸部２７によってＭＥＡ１８と当接し、電気的に接続する。なお、水素流路２４は直線形状に限られず、直線部と水素の流れ方向を約１８０°変更する曲部とからなるサーペンタイン形状などとしても良い。
【００２０】
ディフューザー５６ａは、水素導入マニホールド５２から水素流路２４へ均一に水素を流すための整流板（整流部）５７ａを備える。また、ディフューザー５６ｂは、水素流路２４から水素排出マニホールド５５へ排出水素を速やかに排出するための整流板（整流部）５７ｂを備える。
【００２１】
カソードセパレータ１７はアノードセパレータ１６と同様の構成なので、ここでの説明は省略する。なお、カソードセパレータ１７は後述する空気流路（反応ガス流路）２５を備える。
【００２２】
アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７はそれぞれカーボンと樹脂結合材と強化材によって構成されたカーボンセパレータである。樹脂結合材の線膨張係数は比較的大きいが、強化材を組み込むことで、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の線膨張を小さくすることができる。強化材は伝導性の炭素繊維織物を使用する。なお、強化材は炭素繊維織物に限られず、例えば一方向性炭素繊維、ガラス繊維強化シート、メタルメッシュなどの伝導性の材料を用いてもよい。その他にもアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７において伝導性の優れた、つまり抵抗が大きくならない材料であり、かつ線膨張係数の小さい材料であればよい。
【００２３】
次にアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の製造方法について図３、図４を用いて説明する。図３はアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の製造フローチャートであり、図４はアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の製造工程図である。
【００２４】
ステップＳ１００では、強化材である炭素繊維織物２８を短冊状に切り出し、格子状に組み立てる（図４中（ａ））。なお、炭素繊維織物２８は格子状に限られることはなく、成形後のアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の線膨張が予め設定された線膨張となるように組み立てる。また、水素流路２４、空気流路２５、冷却水流路２６の形状に応じて組み立てる。
【００２５】
ステップＳ１０１では、ステップＳ１００で組み立てた炭素繊維織物２８とカーボンと樹脂結合材の混練物を金型２０、２１に投入し、成形機２２によって所定の温度、および圧力でブランク材に成形する（図４中（ｂ））。なお、所定の温度、圧力は混練物の材料などによって設定する。
【００２６】
ステップＳ１０２では、成形機２２から取り出したブランク材を切削加工し、水素流路２４、空気流路２５、冷却水流路２６を形成し、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７を製造する（図４中（ｃ）、図４中の（ｃ）はアノードセパレータ１６、またはカソードセパレータ１７の断面図である）。なおステップＳ１００ではステップＳ１０２において水素流路２４、空気流路２５、冷却水流路２６を形成する際に、水素流路２４、空気流路２５、冷却水流路２６の溝面を形成する凸部２７内に炭素繊維織物２８が配置されるように炭素繊維織物２８を組み立てる。これによってＭＥＡ１８と接触する凸部２７の線膨張を抑制し、燃料電池１の変形を抑制することができる。
【００２７】
以上の製造方法によって、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７に強化材を組み込むことにより、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の線膨張、特に単位セル１０の積層方向の線膨張、つまり単位セル１０の線膨張を抑制することができる。
【００２８】
ここで、この実施形態の各部材の線膨張係数は、例えばＭＥＡ１８：４．０×１０-5、アノードセパレータ１６とカソードセパレータ１７：４．５×１０-6、エンドプレート４：６．５×１０-5、集電板３：１．７×１０-5、テンションロッド５：１．７×１０-5である。単位セル１０を積層した場合には単位セル１０の積層方向において全体の長さに対してスタック２の割合が大きくなる。すなわち単位セル１０の線膨張、つまりＭＥＡ１８とアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の線膨張の影響が大きくなる。この実施形態では、ＭＥＡ１８の線膨張はテンションロッド５の線膨張よりも大きいが、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７に強化材を組み込むことで、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の線膨張をテンションロッド５の線膨張よりも小さくすることで、スタック２の線膨張、つまり燃料電池１の線膨張を小さくすることができる。
【００２９】
なお、この実施形態ではステップ１００において炭素繊維織物２８を短冊状に切り出し、格子状に組み立てたが、図５に示すようにフィルム状の強化材を使用し、その一部に切れ目を入れ、折り曲げても良い。なお、強化材は織物状、または不織物状としても良い。この場合には、折り曲げ部２９が凸部２７の内部に配置されるようにアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７を成形する。強化材を折り曲げることにより、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の製造する際に強化材のずれを少なくすることができ、作業性を良くすることができる。
【００３０】
また、図６に示すようにテンションロッド５の代わりにテンションプレート９を用いても良い。
【００３１】
また、カーボンセパレータに限られず、金属セパレータを用いても良く、その場合にはテンションロッド５などの締結部材の線膨張係数よりも線膨張係数が低い材料、例えばＳＵＳ材を使用する。
【００３２】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００３３】
この実施形態では、カーボンセパレータであるアノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の内部に、例えば炭素繊維織物２８などの強化材を配置することで、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の線膨張、特に単位セル１０の積層方向の線膨張をテンションロッド５の線膨張よりも小さくする。これによって、燃料電池１の線膨張をテンションロッド５の線膨張よりも小さくすることができ、例えば皿ばねなどを小型化、またはなくすことができ、燃料電池１を小型化することができる。
【００３４】
また、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７に強化材を組み込むことで、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の強度を高くすることができる。
【００３５】
アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７がＭＥＡ１８と当接する凸部２７の内部であり、単位セル１０積層方向と平行に強化材を組み込むことで、アノードセパレータ１６とカソードセパレータ１７の単位セル１０の積層方向への線膨張を特に小さくすることができる。
【００３６】
強化材として伝導性の炭素繊維織物２８を使用することで、アノードセパレータ１６、カソードセパレータ１７の電気的な抵抗を増加させずに、線膨張を抑制することができる。
【００３７】
次に本発明の第２実形態について図７、８を用いて説明する。この実施形態はアノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１が異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。ここではアノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１の製造方法について説明する。図７はアノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１の製造フローチャートであり、図８はアノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１の製造工程図である。
【００３８】
ステップＳ２００では、炭素繊維織物２８を短冊状に切り出す（図８中（ａ））。
【００３９】
ステップＳ２０１では、ステップＳ２００で切り出した炭素繊維織物２８を金型３２に投入する。なお、この際に例えば水素流路（図示せず）を形成する形状を有する金型３２にスリット３３を有する治具３４を取り付け、スリット３３に炭素繊維織物２８を投入する（図８中（ｂ））。治具３４を用いることで、炭素繊維織物２８を所定の位置に設置することができる。
【００４０】
ステップＳ２０２では、治具３４を取り出し、カーボンと樹脂結合材の混練物投入し、成形機２２によって所定の温度、および圧力で成形を行い、金型３２、３５が有する形状に成形する（図８中（ｃ））。なお、所定の温度、圧力は混練物の材料などによって設定する。なお図８中（ｃ）においては説明のため炭素繊維織物２８の一部を図示する。
【００４１】
以上により、炭素繊維織物２８を有するアノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１を製造することができる。
【００４２】
なお、この実施形態の製造方法に限られず、アノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１の内部に炭素繊維織物２８を組み込むことが可能であれば良い。
【００４３】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００４４】
この実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、治具３４を用いて炭素繊維織物２８を配置することで、炭素繊維織物２８を正確に配置し、アノードセパレータ３０、カソードセパレータ３１の線膨張を正確に抑制することができる。
【００４５】
次に本発明の第３実形態について図９、１０を用いて説明する。この実施形態はアノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１が異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じ構成なので、ここでの説明は省略する。アノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１の製造方法について説明する。図９はアノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１の製造フローチャートであり、図１０はアノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１の製造工程図である。
【００４６】
ステップＳ３００では、炭素繊維織物のプリプレグ４２を例えば水素流路２４に応じて連続した凹凸形状に成型する（図１０（ａ））。なお、成型後に樹脂成分が表面にリッチになる場合には、ショットブラストなどによって表面の樹脂成分を除去しても良い。
【００４７】
ステップＳ３０１では、ステップＳ３００で成型したプリプレグ４２とカーボンと樹脂結合材の混練物を金型４３、４４に投入し、成形機２２によって所定の温度、および圧力で成形を行う（図１０（ｂ））。なお、所定の温度、圧力は混練物の材料などによって設定する。これによりプリプレグ４２の表面にカーボン層を形成し、アノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１を成形することができる。
【００４８】
なお、ステップＳ３００の後に水素流路の形状を成形したプリプレグ４２の一部に切れ目を入れ、折り曲げても良い。なお、切れ目を入れて折り曲げる箇所としては、整流板５７ａ、５７ｂの内部に配置される箇所とすることが望ましい。これによって成型したプリプレグ４２の一例を図１２に示す。比較的形状が複雑な整流板５７ａ、５７ｂにおいても整流板５７ａ、５７ｂの形状に合わせてプリプレグ４２の一部に切れ目を入れて折り曲げることで、整流板５７ａ、５７ｂの内部にプリプレグ４２を配置することができる。つまり水素流路２４、整流板５７ａ、５７ｂの形状に合わせてアノードセパレータ４０の内部にプリプレグ４２を配置することができ、アノードセパレータ４０の線膨張を小さくすることができる。また、カソードセパレータ４１についても同様である。
【００４９】
スペーサー５１の線膨張係数は、アノードガス拡散層１４とカソードガス拡散層１５の線膨張係数よりも大きいので、スペーサー５１の線膨張が大きくなる。しかし、スペーサー５１と向かい合う整流板５７ａ、５７ｂと水素導入マニホールド５２などにおいてプリプレグ４２に切れ目を入れ折り曲げることで、スペーサー５１と向かい合う箇所のアノードセパレータ４０の線膨張を小さくすることができ、燃料電池１の線膨張を均一にすることができる。
【００５０】
本発明の第３実施形態の効果について説明する。
【００５１】
この実施形態では第１の実施形態の効果に加えて、アノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１の内部全体に炭素繊維織物を有するので、アノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１の線膨張を均一にすることができ、単位セル１０の積層方向と交差する方向への熱膨張も抑制することができ、燃料電池１の変形を更に抑制することができる。また、炭素繊維織物を使用することで、アノードセパレータ４０、カソードセパレータ４１を比較的薄くすることができ、燃料電池１を小さく、軽量化することができる。
【００５２】
次に本発明の第４実施形態について説明する。
【００５３】
この実施形態では、アノードセパレータ７０、カソードセパレータの内部に複数のプリプレグを配設する。この実施形態では図１３に示すアノードセパレータ７０において、スペーサー５１と向かい合い、ディフューザ５６ａ、５６ｂを設けた付近の領域（以下、領域Ａとする）と、ＭＥＡ１８付近の領域（以下、領域Ｂとする）とにおいて異なるプリプレグを用いる。なお、図１３において図１１の構成と同じものは図１１と同じ番号を付す。また、カソードセパレータにおいても同様の構成であり、ここでの説明は省略する。図１４は領域Ａに用いるプリプレグ７２の概略構成図であり、図１５は領域Ｂに用いるプリプレグ７３の概略構成図である。
【００５４】
プリプレグ７２は、ディフューザ５６ａ、５６ｂ、水素導入マニホールド５２などの形状に応じて、切れ目を入れて折り曲げた一枚の炭素繊維織物である。
【００５５】
プリプレグ７３は、水素流路２４の形状、例えば波形状に応じて折り曲げた一枚の炭素繊維織物である。
【００５６】
アノードセパレータ７０の製造方法については第３実施形態の製造方法と同じなので、ここでの詳しい説明は省略するが、ステップＳ３０１において、２種類のプリプレグ７２、７３を用いてアノードセパレータ７０を成形する。
【００５７】
アノードセパレータ７０の内部に配置される強化材として複数のプリプレグ７２、７３をアノードセパレータ７０の形状に応じた使用することで、アノードセパレータ７０の形状が複雑な場合でもアノードセパレータ７０の線膨張を均一にし、線膨張を小さくすることができる。
【００５８】
また、線膨張係数が異なるスペーサー５１、ＭＥＡ１８と向かい合う箇所において、異なる線膨張係数のプリプレグ７２、７３を用いてもよい。これによりアノードセパレータ７０の線膨張をさらに均一にし、燃料電池１の線膨張をさらに均一することができる。
【００５９】
本発明の第４実施形態の効果について説明する。
【００６０】
アノードセパレータ７０の形状に応じて複数のプリプレグ７２、７３を使用する。アノードセパレータ７０の形状が複雑な場合でも複数のプリプレグを用いることで、アノードセパレータ７０の線膨張を均一にし、また線膨張を小さくすることができる。
【００６１】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
温度変化の大きい燃料電池に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料電池の概略構成図である。
【図２（ａ）】本発明の第１実施形態の単位セルの概略構成図である。
【図２（ｂ）】本発明の第１実施形態の単位セルの拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態のセパレータの製造フローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態のセパレータの製造工程図である。
【図５】本発明の第１実施形態のセパレータの変更例である。
【図６】本発明の第１実施形態の単位セルの変更例である。
【図７】本発明の第２実施形態のセパレータの製造フローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態のセパレータの製造工程図である。
【図９】本発明の第３実施形態のセパレータの製造フローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態のセパレータの製造工程図である。
【図１１】本発明の第１実施形態のアノードセパレータの概略構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態のプリプレグの概略構成図である。
【図１３】本発明の第４実施形態のアノードセパレータの概略構成図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の領域Ａに配置するプリプレグの概略構成図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の領域Ｂに配置するプリプレグの概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      燃料電池
２      スタック
３      集電板
４      エンドプレート
５      テンションロッド（締結部材）
１０    単位セル
１１    電解質膜（固体高分子電解質膜）
１６、３０、４０、７０    アノードセパレータ
１７、３１、４１    カソードセパレータ
１８    膜電極複合体（ＭＥＡ）
２２    成形機
２７    凸部
２８    炭素繊維織物
５０    シール材
５１    スペーサー
５２    水素導入マニホールド（導入マニホールド）
５３    水素排出マニホールド（排出マニホールド）
５６ａ、５６ｂ    ディフューザー（連結路）
５７ａ、５７ｂ    整流板（整流部）
６０    空気導入マニホールド（導入マニホールド）
６１    空気排出マニホールド（排出マニホールド）
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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